Présentation
En anglais
Auteur(s)
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Jean-Pierre GAUCHÉ : Ingénieur Physico-Chimiste (EOA de Paris) - Professeur à l’École Supérieure de Fonderie et de Forge - Expert auprès du Centre Technique des Industries de la Fonderie
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Lire l’articleINTRODUCTION
Jusque dans les années 1970, le cubilot journalier à vent froid était le moyen traditionnel pour la fusion de la fonte. C’était un procédé polluant, peu économe en énergie et très consommateur en matériaux réfractaires (plus de 30 Kg/tonne de fonte). Développé après la dernière guerre, le cubilot à vent chaud a permis d’augmenter le débit horaire et a autorisé un fonctionnement par campagne de plusieurs jours successifs. La crise pétrolière de 1973 a obligé les fondeurs à reconsidérer leurs équipements de fusion et de maintien, notamment pour l’élaboration de la fonte. Dès lors, il a fallu économiser l’énergie.
En fonderie, cette modernisation nécessaire n’a été visible qu’à partir de 1975. Ainsi, progressivement et jusqu’aux années 1990, se sont développés des équipements faisant appel à l’électricité et au gaz naturel, il s’agissait notamment des fours électriques à induction et des fours rotatifs à gaz.
L’apparition de ces nouveaux moyens de fusion et leur technicité ont obligé les fabricants de matériaux réfractaires à mettre au point de nouveaux concepts de mise en œuvre et à adapter les matériaux à ces nouvelles applications plus exigeantes en performances thermiques, en consommation spécifique et en durée de vie.
Le présent article décrit ces nouvelles techniques de réalisation, de conduite et de maintenance du garnissage réfractaire pour le four à induction électrique à creuset ainsi que pour le four rotatif à gaz. Le choix de ces revêtements en fonction du lit de fusion et de la métallurgie sont également traités en détail.
L'expertise technique et scientifique de référence
VERSIONS
- Version archivée 1 de déc. 1998 par Jean-Pierre GAUCHÉ
DOI (Digital Object Identifier)
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Four rotatif à flamme
En anglais
1. Four à induction à creuset
1.1 Conception du revêtement
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Sole et bobine : les revêtements de la sole et de la bobine sont destinés à assurer la sécurité en cas de percée et d’infiltration de métal. Ils font appel de plus en plus aux matériaux modernes tels que les bétons réfractaires coulés sur place ou préfabriqués.
Pour la sole, une teneur en alumine comprise entre 60 et 70 % est recommandée.
Pour la bobine, le matériau préconisé est à haute conductivité afin de favoriser l’évacuation des calories ; sa teneur en alumine est supérieure à 80 %. Ce chemisage de la bobine d’une épaisseur comprise entre 20 et 30 mm peut être avantageusement coulé sur place.
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Couvercle et water-jacket : ces deux zones ne réclament pas de conditions de sécurité extrêmes.
Elles doivent pourtant résister à la température et à l’abrasion des charges métalliques, là encore un béton réfractaire adapté à ces conditions particulières est recommandé.
Les deux zones se distinguent par leur réfractarité :
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1 600 °C pour le couvercle ;
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1 300 °C pour le water-jacket.
L’agrégat principal préconisé est la bauxite.
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Creuset, bec et collerette : pour la fusion de la fonte, les pisés acides permettent d’obtenir les meilleures performances. Ce sont des masses sèches composées de quartzites broyées dont la teneur en silice doit être aussi élevée que possible (> 98 %), la taille des cristaux très fine (< 50 µm) afin de réduire la dilatation lors de l’utilisation. En effet, les matériaux de structure plus grossière ont une dilatation plus élevée ce qui a pour conséquence le développement de fissures importantes lors du refroidissement, accroissant ainsi les risques d’incidents au cours du redémarrage du four. Les pisés acides sont toujours additionnés d’acide ou d’anhydride borique. La présence de cet oxyde a un triple rôle :
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minéralisateur : il permet la transformation du quartzite en ses différentes phases comme la tridymite et la cristobalite ;
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céramisant : la formation d’un verre à base...
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